چگونه باید ریزساختار یک فولاد را کروی کرد؟

در کل سه روش برای اسفرودایز کردن فولاد پیشتهاد شده که در این بخش به آن ها اشاره می کنیم:

در روش اول فولاد تا زیر دمای استحاله یوتکتوئیدی غیر تعادلی که با نام Ac1 نیز شناخته می شود، حرارت داده شده و در آن دما نگه داشته می شود تا فولاد به طور کامل کروی شود. پس از انجام عملیات، فولاد تا دمای اتاق در هوا سرد می شود.

در روش دوم، فولاد تا ناحیه دو فازی فریت-آستنیت (Ac3-Ac1) یا سمنتیت-آستنیت (Acm-Ac1) حرارت داده می شود. هدف از این کار آستنیته کردن فولاد به صورت جزئی است. پس از این کار فولاد تا زیر دمای استحاله یوتکتوئیدی غیر تعادلی که با نام Ar1 نیز شناخته می شود، سرد شده و آن قدر در این دما نگه داشته می شود تا کروی شود. در انتها فولاد تا دمای اتاق در هوا سرد می شود.

در روش سوم، عملیات گرمایش و سرمایش به صورت سینوسی تکرار می شود. بدین صورت که فولاد تا بالای دمای Ac1 گرم می شود تا به صورت جزئی آستنیته شود. سپس تا زیر دمای Ar1 سرد می شود و حدود نیم ساعت نگه داشته می شود تا به صورت جزئی کروی شود. این عملیات به صورت متناوب تکرار می شود تا در نهایت فولاد کروی شود.

از آن جایی که در روش های دوم و سوم فولاد به صورت چزئی آستنیته می شود، انتظار می رود شکستن لایه های سمنتیتی و کروی کردن سریع تر از روش اول انجام شود. در بین این دو روش نیز روش سوم روش بهتری محسوب می شود. چون با هر بار آستنیته کردن، بخشی از سمنتیت لایه ای حل می شود و با سرد کردن به صورت سمنتیت کروی رسوب می کند.

نکات مهم در اسفرودایزینگ فولاد

دمای آستنیته کردن در اجرای صحیح عملیات اسفرودایزینگ اهمیت بالایی دارد. هر چه دمای آستنیته کردن پایین تر باشد، ذرات سمنتیت حل نشده بیشتری در ساختار باقی می مانند. این ذرات به عنوان محل های اولیه رشد سمنتیت کروی عمل می کنند و عملیات اسفرودایزینگ را سرعت می بخشند.

در صورتی که دمای آستنیته کردن بالا انتخاب شود، سمنتیت (کاربید) به طور کامل در زمینه حل می شود و میکروساختار یکنواختی حاصل می شود. در این حالت، شرایط برای رشد ساختار پرلیتی سخت به جای سمنتیت کروی نرم مهیا می شود.کروی شدن در نتیجه تجزیه و انحلال سمانتیت لایه ای اتفاق می افتد. در این رابطه نفوذ کرین در فاز فریت نقش اساسی را در این عملیات بازی می کند.

هر چه نفوذ کربن کندتر انجام شود، کروی شدن دیرتر صورت می گیرد. عناصر آلیاژی از جمله عواملی هستند که نفوذ کربن را در فاز فریت به تاخیر می اندازند و باعث کاهش سرعت عملیات می شوند.کروی کردن برای فولادهای کم کربن نتیجه مثبتی در پی نخواهد داشت. زیرا این فولادها به صورت ذاتی نرم هستند و کروی کردن باعث نرمی بیش از حد آن ها می شود.

معمولا از فولادهای کربن متوسط و پر کربن برای دستیابی به حداکثر انعطاف و بهبود قابلیت ماشین کاری فولاد استفاده می شود.افزایش بیش از حد زمان کروی کردن باعث بزرگ شدن دانه های سمنتیت کروی و اتصال آن ها به یکدیگر می شود. در نتیجه ساختار سمنتیت مجددا به صورت لایه ای خواهد شد و انعطاف پذیری مجددا کاهش می یابد.